技术领域

本发明涉及水处理中的消毒装置， 尤其涉及水处理中的消毒装置中的 一种臭氧接触池及臭氧接触方法。

背景技术

臭氧具有强氧化性， 能有效氧化分解有机污染物、 灭活病原微生物， 尤其是灭活隐孢子虫和贾第虫（筒称两虫）。 两虫对公众健康危害大， 氯消毒 对两虫的灭活效率 4艮低， 美国于 1993年发生了一次最严重的感染事件， 导 致 150万人受感染， 40.3 万人患病， 近百人死亡， 美国为此制定了严格的 两虫水质标准， 导致了上世纪九十年代之后， 臭氧化工艺在美国的快速应 用。

臭氧化技术应用的最大问题之一是消毒副产物 ， 尤其溴酸盐直接危害 人体健康。 当水中存在一定浓度溴离子时， 在臭氧氧化过程中就可能产生 溴酸盐。 溴酸盐被国际癌症研究机构定为 2B级的潜在致癌物， 世界卫生组 织、 美国环保局、 欧盟的饮用水标准均将溴酸盐标准限制在 10 g/L。

溴酸盐生成和消毒效率之间存在正相关， 如何保证臭氧化工艺出水的 生物安全性 (两虫的灭活)和化学安全性 (控制溴酸盐）， 在臭氧化工艺逐渐普 及的今天已经成为亟需解决的问题。

臭氧消毒的效率取决于臭氧的浓度 C和消毒接触时间 T。 由于两虫的 检测复杂， 周期长， 实际应用中不可能实现在线监测， 根据消毒动力学， 灭活效率取决于 CT值（臭氧浓度 C与消毒接触时间 Τ的乘积 ), CT值成 为消毒效率的重要依据。提高 CT值的方法一是增加臭氧浓度， 这意味着增 加臭氧投加量， 运行成本也随之增加， 同时溴酸盐生成量也增加； 方法二 是提高臭氧在水中的利用效率， 这需要通过优化臭氧接触池来实现。

臭氧接触池是指使臭氧气体扩散到处理水中并 使之与水全面接触和完 成反应的处理构筑物。 一个高效臭氧接触池可提高消毒效率、 降低溴酸盐 生成、 节约运行成本。

现在国内外常用的臭氧溶入水中的方式有两种 ， 一种是曝气方式， 一 种是管道混合方式。 水中溶入臭氧之后需要在接触池内保持一定的 停留时 间以实现充分消毒， 理论上最佳方式是溶有臭氧的水以推流方式通 过臭氧 接触池。 为实现推流方式， 臭氧接触池内通常采用竖向隔板设计， 一个典 型的竖向隔板式臭氧接触池具有几个相互串联 的隔室， 水在隔室中大体上 呈上升或下降两种流向。 这种方式的设计和施工都比较筒单， 且易于维护， 但大量的研究和工程实践表明， 这种接触池的短流和返混现象非常严重， 水力效率低下， 极大地影响了消毒效果， 为了保证消毒效果， 必须提高臭 氧投加量， 不仅使运行成本增加， 同时导致溴酸盐生成量增加， 危害居民 健康。 因此， 改善臭氧接触池内流态使之更接近于推流方式 ， 并提高臭氧 浓度在水中均匀分布程度， 是解决当前臭氧接触池存在问题的关键。

发明内容

为了解决现有技术中臭氧接触池消毒效率低的 问题， 本发明提供了一 种臭氧接触池及臭氧接触方法。

本发明提供了一种臭氧接触池， 包括按进水顺序布置并依次连通的进 水廊道、 曝气廊道、 配水区、 反应区和出水槽， 所述进水廊道的顶部为出 水端， 所述曝气廊道的顶部为入水端， 所述进水廊道的顶部与所述曝气廊 道的顶部相连通， 所述曝气廊道的底部设有曝气头， 所述曝气廊道的顶部 设有第一排气口， 所述曝气廊道的底部与所述配水区的入水端通 过提高液 体流速的狭窄通道连通， 所述配水区的顶部为出水端， 所述反应区的底部 为入水端， 所述配水区的顶部与所述反应区的底部相连通 ， 所述配水区的 顶部与所述反应区的底部之间设有穿孔板， 所述穿孔板设有第二连通孔， 所述反应区的顶部与所述出水槽相连通， 所述反应区顶部覆盖有盖板， 所 述盖板设有第二排气口， 所述第二排气口通过管路连接有臭氧尾气破坏 装 置。

作为本发明的进一步改进， 所述反应区的顶部设有三角出水堰， 所述 三角出水堰与所述出水槽相连通。

作为本发明的进一步改进， 相邻二个所述三角出水堰的中心线之间的 距离为 L, 所述反应区与所述配水区的总高度为 H, 则 L/H<0.2。

作为本发明的进一步改进， 所述反应区与所述配水区的高度 11为 5 ~ 7 米。

作为本发明的进一步改进， 所述配水区的高度为 h, h为 0.5 ~ 1.0米， 所述狭窄通道（6 ) 的高度为 a, a为 0.10 ~ 0.20米。

作为本发明的进一步改进， 所述配水区内设有与水流动方向相垂直的 穿孔墙， 所述穿孔墙设有与水流动方向相平行的第一连 通孔。

作为本发明的进一步改进， 所述穿孔墙至少有二个并间隔均勾分布， 所述第一连通孔均匀分布在所述穿孔墙上。

作为本发明的进一步改进， 所述曝气头的曝气方向与所述曝气廊道的 水流方向相反， 所述进水廊道的水流方向与所述曝气廊道的水 流方向相反。 作为本发明的进一步改进， 所述穿孔板的孔隙率为 0.05 ~ 0.20, 所述第 二连通孔的孔径为 3 ~ 5毫米， 所述第二连通孔均勾分布在所述穿孔板上。

本发明还提供了一种臭氧接触方法， 包括以下步骤：

A、 通过进水廊道将水导入曝气廊道进行逆向曝气 ；

B、将所述曝气廊道内的水通过可提高液体� �速的狭窄通道导入配水 区进行混合；

接触反应消毒；

D、 所述反应区内的水通过出水槽排出。

本发明的有益效果是： 通过上述方案， 曝气廊道与反应区分开设置， 避免了曝气造成的水流扰动对水力效率的影响 ； 介于配水区和曝气廊道的 狭窄通道使曝气廊道中不同浓度的臭氧水在配 水区中充分混合均勾； 设置 了穿孔板， 不仅使水流速度均匀稳定， 可以与出水堰结合， 实现了反应区 内接近完全推流式的水力流态， 因而， 消毒效果大大提高， 同时， 在保证 CT值一定时， 因为消毒时间 T的增加， 可以适当减小臭氧浓度 C, 即减小 臭氧的曝气量， 有利于消毒成本的控制。

附图说明

图 1是本发明一种臭氧接触池的平面示意图；

图 2是图 1的 A-A方向的剖面示意图；

图 3是图 1的 B-B方向的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进 一步说明。

图 1至图 3中的附图标号为： 进水廊道 1; 进水口 11; 曝气廊道 2; 曝 气头 21; 第一排气口 22; 第三连通孔 23; 配水区 3; 穿孔墙 31 ; 第一连通 孔 311; 反应区 4; 穿孔板 41; 三角出水堰 42; 第二排气口 43; 盖板 44; 出水槽 5; 排水口 51 ; 狭窄通道 6。

图 1至图 3所示， 一种臭氧接触池， 包括按进水顺序布置并依次连通 的进水廊道 1、 曝气廊道 2、 配水区 3、 反应区 4和出水槽 5, 所述进水廊 道 1的入水端设有进水口 11 , 所述进水廊道 1的顶部为出水端， 所述曝气 廊道 2的顶部为入水端， 所述进水廊道 1的顶部与所述曝气廊道 2的顶部 相连通， 所述曝气廊道 2的底部设有曝气头 21 , 所述曝气廊道 2的顶部设 有第一排气口 22, 所述曝气廊道 2的底部与所述配水区 3的入水端通过提 高液体流速的狭窄通道 6连通， 所述配水区 3的顶部为出水端， 所述反应 区 4的底部为入水端， 所述配水区 3的顶部与所述反应区 4的底部相连通， 所述配水区 3的顶部与所述反应区 4的底部之间设有穿孔板 41 , 所述穿孔 板 41设有第二连通孔， 所述第二连通孔为微孔， 所述反应区 4的顶部与所 述出水槽 5相连通， 所述出水槽 5的排水端设有排水口 51 , 所述反应区 4 顶部覆盖有盖板 44, 所述盖板 44设有第二排气口 43 , 所述第二排气口 43 通过管路连接有臭氧尾气破坏装置。 其中， 所述狭窄通道 6 的截面积小于 所述曝气廊道 2的截面积， 也小于所述配水区 3的截面积， 即所述曝气廊 道 2、所述狭窄通道 6和所述配水区 3三者如哑铃状分布，两头大， 中部小， 可通过所述狭窄通道 6进而提高水的流速， 使水高速射入所述配水区 3内， 使所述曝气廊道 2中不同浓度的臭氧水在所述配水区 3中充分混合均匀。

图 1至图 3所示， 所述反应区 4的顶部设有三角出水堰 42, 所述三角 出水堰 42与所述出水槽 5相连通， 即所述反应区 4的水流经所述三角出水 堰 42后再由所述出水槽 5排出。

图 1至图 3所示， 相邻二个所述三角出水堰 42的中心线之间的距离为 L, 所述反应区 3与所述配水区 3的总高度为 H, 则 L/H<0.2。

图 1至图 3所示， 所述反应区 4与所述配水区 3的高度 H为 5 ~ 6米， 所述配水区 3的高度为 h, h为 0.5 ~ 1.0米，所述狭窄通道（6 )的高度为 a, a为 0.10 ~ 0.20米。

图 1至图 3所示， 所述配水区 3内设有与水流动方向相垂直的穿孔墙 31 , 所述穿孔墙 31设有与水流动方向相平行的第一连通孔 311 , 所述穿孔 墙 31至少有二个并间隔均勾分布， 所述第一连通孔 311均勾分布在所述穿 孔墙 31上， 可以实现较好的推流式水力流态。

图 1至图 3所示， 所述曝气头 21的曝气方向与所述曝气廊道 2的水流 方向相反， 所述进水廊道 1的水流方向与所述曝气廊道 2的水流方向相反， 实现逆向曝气。

所述穿孔板 41的孔隙率 0.05 ~ 0.2, 即 5% ~ 20% , 所述穿孔板 41的孔 隙率优选为 0.1 ~ 0.2, 所述第二连通孔的孔径为 3 ~ 5毫米， 所述第二连通 孔均勾分布在所述穿孔板 41上， 可通过所述第二连通孔来连通所述配水区 3与所述反应区 4。

本发明还提供了一种臭氧接触方法， 包括以下步骤： A、 通过进水廊道 1将水导入曝气廊道 2进行逆向曝气；

B、将所述曝气廊道 2内的水通过可提高液体流速的狭窄通道 6导入 配水区 3 , 在狭窄通道（6 )和配水区内进行混合；

C、 将所述配水区 3内的水通过穿孔板 41进行过滤并向上导入反应 区 4进行接触反应消毒；

D、 所述反应区 4内的水通过出水槽 5排出。

本实用新型提供的一种臭氧接触池， 水从所述进水口 11流入所述进水 廊道 1 , 在所述进水廊道 1内向上流动， 并由所述曝气廊道 2的顶部进入所 述曝气廊道 2, 在所述曝气廊道 2内向下流动， 又从所述曝气廊道 2的底部 经所述狭窄通道 6流入所述配水区 3 ,再在水泵的作用下从所述配水区 3往 上流入所述反应区 4内， 其中， 水在所述曝气廊道 2内是从上往下流动， 而曝气头 21的曝气方向则是从下往上曝气， 这种逆流曝气增加了水流的紊 动性， 从而提高了臭氧的传质效率和混合效果， 所述狭窄通道 6可以使所 述曝气廊道 2中不同浓度的臭氧水在所述配水区 3 中充分混合均勾， 并且 通过在所述配水区 3与所述反应区 4之间设置穿孔板 41 , 使所述配水区 3 的水可通过所述穿孔板 41的第二连通孔输入到所述反应区 4内， 使水流速 度均匀稳定， 可以与出水堰 42结合， 实现了反应区 4内接近完全推流式的 水力流态， 因而， 消毒效果大大提高

所述穿孔板 41为不锈钢穿孔板， 可以防止臭氧的腐蚀， 所述穿孔板 41 使水流速度均匀稳定， 而且与出水堰 42共同作用， ^^应区内的水流接近 于完全推流式， 从而大幅度提高 CT值， 保证消毒效果。

通过隔墙将所述臭氧接触池分成左、 右两个池体， 左边的池体为曝气 廊道 2, 右边的池体又通过一层穿孔板 41分成上、 下两个池体， 上边的池 体为反应区 4, 下边的池体为配水区 3。 曝气廊道 2上端与反应区 4之间的 隔墙的顶部设有连通两者空气的第三连通孔 23 , 可加强空气的流通。

本发明所提供的一种臭氧接触池及臭氧接触方 法， 通过曝气廊道 2增 加了水流的紊动性， 提高了臭氧的传质效率和混合效果； 介于配水区 3 和 曝气廊道 2的狭窄通道 6使曝气廊道 2中不同浓度的臭氧水在配水区 3中 充分混合均匀； 设置了穿孔板 41与出水堰 42,使水流上升速度在反应区内 均匀分布， 实现接近于完全推流式的水力流态， 提高了消毒效率。。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说 明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明 。 对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若 干筒单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。